許勇生 金鋼杰

（上海外高橋造船有限公司，上海200137）

0 引言

本文針對(duì)“海洋石油981”和JU2000E自升式平臺(tái)等項(xiàng)目的泥漿系統(tǒng)，介紹泥漿系統(tǒng)功用，并簡(jiǎn)要分析設(shè)備調(diào)試過(guò)程中所遇到的一些問(wèn)題。

1 泥漿系統(tǒng)

1.1 低壓泥漿系統(tǒng)

低壓泥漿系統(tǒng)主要功能是進(jìn)行泥漿的儲(chǔ)存輸送、混合攪拌、凈化處理、提鉆下鉆計(jì)量、向高壓泥漿泵輸送泥漿。泥漿輸送系統(tǒng)主要是通過(guò)泥漿混合輸送泵、泥漿剪切泵來(lái)滿(mǎn)足日常泥漿池和備用泥漿艙泥漿的駁運(yùn)需求。

1.2 高壓泥漿系統(tǒng)

高壓泥漿系統(tǒng)主要由高壓泥漿泵、泥漿泵出口緩沖器、高壓立管管匯、壓井阻流管匯、鉆井液氣分離器以及壓井阻流控制面板控制的高壓閥組組成。高壓泥漿系統(tǒng)是泥漿系統(tǒng)的心臟，在鉆井作業(yè)中高壓泥漿泵最高工作壓力可達(dá)51.7MPa（517bar），高壓泥漿的作用是維持系統(tǒng)中高壓，保證泥漿在鉆井系統(tǒng)中正常流動(dòng)。

1.3 壓井阻流管匯系統(tǒng)

壓井管匯是油氣井壓力控制設(shè)備中的一個(gè)組成部分，它的功能如下：當(dāng)不能通過(guò)鉆柱進(jìn)行正常循環(huán)時(shí)，可通過(guò)壓井管匯向井中泵入鉆井液，達(dá)到控制油氣井壓力的目的。壓井管匯的一端與防噴器組合側(cè)孔相連，一端和鉆井泥漿泵相連。與防噴器組合連接的部位必須在可能關(guān)閉的閘板防噴器以下。由鉆井泵或固井泵到井口鉆井四通相連接的高壓管線(xiàn)及閥閘組成的裝置，主要功能是通過(guò)管匯循環(huán)排出被污染的井內(nèi)鉆井液，在井控作業(yè)期間通過(guò)壓井管匯向井內(nèi)泵入壓井液和反循環(huán)壓井作業(yè)。

阻流管匯裝置是控制井涌的可靠而必要的設(shè)備。在油氣井鉆進(jìn)中，井筒中的泥漿一旦被地層流體所污染，就會(huì)使泥漿靜液柱壓力和地層壓力之間的平衡關(guān)系遭到破壞，導(dǎo)致溢流或井涌。

2 配漿過(guò)程

選取一個(gè)清潔的泥漿池作為目標(biāo)循環(huán)池，從鉆井水系統(tǒng)中向泥漿池加適量清潔淡水，然后用泥漿混合泵將淡水在泥漿池內(nèi)循環(huán)約0.5h，從而達(dá)到清洗管路的目的。然后將淡水駁運(yùn)到其他艙室以備清洗管路用。重新從鉆井水系統(tǒng)向泥漿池中加入預(yù)設(shè)量的鉆井水，打開(kāi)泥漿混合系統(tǒng)循環(huán)管線(xiàn)上的所有閥門(mén)，啟動(dòng)泥漿混合泵，建立目標(biāo)泥漿池內(nèi)鉆井水的循環(huán)。

然后通過(guò)藥劑混合罐向循環(huán)總管內(nèi)添加燒堿，通過(guò)液體添加裝置添加液體化學(xué)藥劑，通過(guò)小袋切割機(jī)、螺旋輸送裝置、泥漿混合漏斗向混合總管添加純堿、PF－SMT、PAC－LV增粘劑等配漿材料。

通過(guò)散料系統(tǒng)分別從重晶石灰罐和斑土灰罐輸送重晶石和斑土到緩沖罐，由緩沖罐添料器加入到泥漿混合漏斗中，散料加灰除了手動(dòng)模式，還可從操作站控制屏上選擇自動(dòng)加灰、批量加灰、密度控制。

自動(dòng)加灰：首先將吹灰空氣加壓閥手動(dòng)打開(kāi)，確認(rèn)目標(biāo)灰罐加壓到0.35MPa（3.5bar）以上，再確認(rèn)目標(biāo)罐和緩沖罐所添加材料名稱(chēng)一致，若目標(biāo)罐和緩沖罐材料名稱(chēng)不一致，系統(tǒng)將不會(huì)激活自動(dòng)加灰選項(xiàng)按鈕，因?yàn)闉榉乐怪鼐?、斑土的添加出現(xiàn)混淆，系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)保護(hù)。滿(mǎn)足以上條件并選取自動(dòng)加料模式后，散料系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)輸送系統(tǒng)的輸送管線(xiàn)和透氣管線(xiàn)閥門(mén)，開(kāi)始從目標(biāo)灰罐向緩沖罐輸送，輸送量達(dá)到緩沖罐設(shè)定上限值（3.6t）后自動(dòng)停止輸送，當(dāng)緩沖罐內(nèi)散料加入漏斗后剩到緩沖罐設(shè)定下限值（0.5t）時(shí)，散料輸送系統(tǒng)自動(dòng)向緩沖罐內(nèi)繼續(xù)補(bǔ)料，如此循環(huán)直到灰罐壓力降低至0.35MPa（3.5bar）或灰罐內(nèi)存量少于5t，因?yàn)楣迌?nèi)存量5t以下后灰罐內(nèi)保壓能力下降，控制系統(tǒng)會(huì)反復(fù)開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)而引發(fā)故障，同時(shí)也會(huì)造成吹灰管系內(nèi)堵塞。

批量加灰：建立在自動(dòng)加灰的基礎(chǔ)之上，在自動(dòng)控制界面選擇batch模式，然后在彈出對(duì)話(huà)框內(nèi)輸入設(shè)定的加灰量，完成設(shè)定量的輸送后，系統(tǒng)停止加灰。批量加灰與自動(dòng)加灰的不同在于，批量加灰在完成設(shè)置量的加料后會(huì)自動(dòng)停止，而自動(dòng)加灰會(huì)一直循環(huán)加料，直到停止自動(dòng)模式為止。

密度控制：建立在自動(dòng)加灰和密度傳感器校驗(yàn)完畢的基礎(chǔ)之上，在自動(dòng)模式界面選擇density控制選項(xiàng)之后，設(shè)定好泥漿所需達(dá)到的密度值，散料系統(tǒng)自動(dòng)輸送散料至緩沖罐，通過(guò)泥漿漏斗加入循環(huán)的泥漿中，直至達(dá)到設(shè)定的泥漿密度值后停止自動(dòng)加料。

3 泥漿系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題

3.1 高壓泥漿泵出口安全閥起跳測(cè)試

在JU2000E項(xiàng)目中配有3臺(tái)高壓泥漿泵，均分布在中間甲板機(jī)艙中前部。在整個(gè)高壓泥漿泵調(diào)試過(guò)程中，高壓泥漿經(jīng)過(guò)泥漿池—灌注泵—高壓泥漿泵—軟管—臨時(shí)CHOKE VALVE返流至泥漿池。高壓泥漿泵采用活塞往復(fù)增壓的原理，一般情況下在高壓泥漿泵沖程數(shù)既定后，操作人員只要通過(guò)緩慢調(diào)節(jié)臨時(shí)CHOKE VALVE的開(kāi)度即可控制調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的壓力和流量，但在安全閥7 500psi起跳試驗(yàn)過(guò)程中，需要看到一個(gè)較為準(zhǔn)確的安全閥起跳值。此調(diào)節(jié)方法存在以下3個(gè)弊端：

（1）盡管臨時(shí)管系的安裝連接已經(jīng)過(guò)再三確認(rèn)，但在如此高壓的情況下人員操作CHOKE VALVE還是存在相當(dāng)大風(fēng)險(xiǎn)。

（2）由于管系中壓力巨大，CHOKE VALVE在此工況下實(shí)際上一個(gè)人難以操作，并且壓力在泥漿泵高沖程的情況下即便緩慢調(diào)節(jié)CHOKE VALVE的開(kāi)度，系統(tǒng)壓力波動(dòng)也比較大，不易控制。

（3）由于泥漿泵在高沖程工況下，每次緩慢調(diào)節(jié)CHOKE VALVE一定開(kāi)度后，需等壓力波動(dòng)平穩(wěn)后才可繼續(xù)下一次的調(diào)節(jié)，在整個(gè)過(guò)程中耗時(shí)較長(zhǎng)。

高壓泥漿泵作為整個(gè)鉆井作業(yè)的根本，整個(gè)泥漿系統(tǒng)的心臟，在碼頭聯(lián)調(diào)24h里要模擬多種工況，為保障設(shè)備性能，操作人員經(jīng)驗(yàn)無(wú)疑備受考驗(yàn)。經(jīng)過(guò)多次研究與實(shí)踐，我們確定了高壓泥漿泵在50SPM的工況下，操作人員將CHOKE VALVE開(kāi)度緩慢關(guān)小至3 500psi，撤離至安全區(qū)域，然后只需調(diào)節(jié)泥漿泵沖程，即可使泥漿泵沖程與壓力達(dá)到一個(gè)穩(wěn)步上升的平衡，在模擬多種工況過(guò)程中順利實(shí)現(xiàn)了單泵啟停、多泵啟停，大大節(jié)約了建壓時(shí)間，也最大程度降低了調(diào)試人員操作中的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 小袋切割機(jī)問(wèn)題

通過(guò)小袋切割機(jī)向泥漿混合漏斗添加純堿的過(guò)程中，需要確保系統(tǒng)建立起泥漿循環(huán)，首先必須通過(guò)漏斗下部噴射管裝置建立漏斗前后壓差。因?yàn)榛旌峡刂葡到y(tǒng)為避免散料堵塞泥漿漏斗設(shè)有保護(hù)，漏斗前后若沒(méi)有建立壓差，漏斗閥門(mén)無(wú)論從操作站還是從泥漿混合系統(tǒng)就地控制屏均無(wú)法遙控打開(kāi)。然后從混合系統(tǒng)就地控制屏順序打開(kāi)切割機(jī)風(fēng)機(jī)、螺旋輸送器、泥漿混合漏斗閥門(mén)，此時(shí)便可從小袋切割機(jī)加入袋裝散料進(jìn)行自動(dòng)加料。

小袋切割機(jī)在海洋石油981項(xiàng)目加料過(guò)程中碰到以下問(wèn)題：袋子可裝入切割腔內(nèi)，電磁閥控制閥組卻不能順序自動(dòng)開(kāi)關(guān)，切割機(jī)就不能按照正常邏輯順序自動(dòng)完成出矛、出刀、回刀、推袋、計(jì)數(shù)等動(dòng)作。

處理措施：手動(dòng)逐個(gè)測(cè)試電磁閥組，觀察各個(gè)部件是否均能夠完成其自身功能，從而判定小袋切割機(jī)的邏輯控制程序是否出現(xiàn)問(wèn)題。若是機(jī)械部件不能完成其動(dòng)作，則檢查零部件自身機(jī)械部件，確認(rèn)窗簾反饋、割刀位置反饋與PLC軟件中高低電位值是否一致，更改軟件設(shè)定值使高低電平信號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際信號(hào)反饋保持一致。

4 結(jié)語(yǔ)

深水鉆井平臺(tái)泥漿系統(tǒng)設(shè)備較多，管線(xiàn)工況復(fù)雜，系統(tǒng)協(xié)作聯(lián)系性較大，設(shè)備選型和設(shè)計(jì)過(guò)程，要結(jié)合建造平臺(tái)的實(shí)際作業(yè)狀況，充分考慮設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性和易操作性，全面把握泥漿作業(yè)的各個(gè)工況，預(yù)先做好規(guī)劃統(tǒng)籌，而不能單純追求設(shè)備先進(jìn)而忽略設(shè)備本身應(yīng)用局限性，以免鉆井設(shè)備在最后的使用過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)其功能的問(wèn)題。